地震监测无线传感器网络应用

    当监测区域有地震发生时，最先感应到地震的节点向邻居节点广播唤醒包，同时本地保存地震信息，唤醒包中携带信息包括：本节点位置、地震关联度degree=0，以及其他一些信息。普通节点收到唤醒包后马上监测周围地震的发生，如果节点监测不到地震，节点将唤醒包中的地震关联度degree加1，若地震关联度degree大于2，则丢弃该包；否则，转发唤醒包；若节点已经收到过该唤醒包，则丢弃包；簇首节点收到唤醒包后，立即广播ready消息准备接收数据；普通节点收到ready消息后，如果其地震关联度degree不大于2，则发送监测数据给簇首，簇首节点将监测数据沿着事先建立好的最小跳路由传送给Sink节点，并在传输过程中进行数据融合。

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3 仿真分析
    为验证本文新提出协议EEECRP的性能，在NS2环境下进行了仿真实验，主要从网络能量消耗和数据的传输延时两方面进行评估，并将仿真结果与最小跳数(MHC)路由协议进行了对比分析。
    仿真主要参数设置如下：在200×200的区域中，随机分布100个节点，每个节点的坐标位置已知，基站(Sink节点)位于坐标(x=0，y=0)处；节点初始能量为2 j；仿真总时间为600 s，监测节点每隔5 s发送一次口常数据包，数据包长度为768位，仿真到300 s时某处节点随机发生一次模拟地震，产生的数据包为4 332 678位。

   
    图4比较了两种协议的网络节点总能量消耗情况。从图4中可以看出，MHC路由协议在网络运行到412 s时，节点儿乎用完了网络所有能量，而EEECRP协议在运行到601 s左右才用完所有能量。在网络的整个运行时间内，EEECRP协议节点的网络总能耗要明显少于MHC路由协议。

   
    图5比较了两种算法在网络运行过程中的数据传输延时。从图5中可以看出，地震未发生时，采用EEECRP协议的数据传输延时总体上与MHC路由协议相当，或者略次于MHC路由协议；但当地震发生时，EEECRP协议的数据传输延时要好于MHC路由协议，故EEECRP协议更适合丁地震监测的应用环境。
    本文对EEECRP协议的数据传输延时进行了多次仿真实验，在相同的模拟时间内，不同的模拟地震节点数或者模拟地震时产生的总数据量对平均数据传输延时均有影响，实验结果如表1所列。

   
    从表1中可以看出，在模拟地震节点数较少，并且平均产生的总数据量较少时，平均数据传输延时非常短，仅为1 00多ms。随着模拟地震节点数的增多和模拟地震时产生的总数据量增大，平均数据传输延时会增加，但相对于目前已有的地震监测手段，平均数据延时仍然是非常短的，能够满足地震监测的无线传感器网络的通信要求，证实了该协议在地震监测中的有效件。

结语
    以无线传感器网络在地震监测中的应用为研究背景，分析了该应用环境下的网络路由需求，提出了一个适用于地震监测的无线传感器网络路由协议EEECRP。该协议具有自组织性，可扩展性好，适合大规模地震监测的无线传感器网络；协议节能性好，并且各簇首之间采用基于最小跳数的路由传输，保证了监测数据的及时、可靠。仿真结果表明该协议的能量利用率高，实时性好，能有效延长网络的生命周期，较好地满足了地震监测应用的需求。

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